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期刊信息/Journal information
激光与光电子学进展
激光与光电子学进展

范滇元

月刊

1006-4125

lop@siom.ac.cn

021-69918222

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海市800-211信箱）

激光与光电子学进展/Journal Laser & Optoelectronics ProgressCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊由中科院上海光学精密机械研究所和国家惯性约束聚变委员会联合主办。旨在关注科技发展热点，报道高新技术前沿，追踪科技研发动态，介绍科学探索历程；展示最新科技产品，汇萃时尚科技讯息。
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    基于全波形采样的脉冲激光信号检测系统设计

    叶茂程伟博赵毅强宋毅恒...
    260-266页
    查看更多>>摘要：为实现脉冲激光回波信号参数的高精度测量,利用全波形采样技术设计了一种微弱激光信号检测系统,对信号的脉宽、实时功率以及能量等参数进行分析.所提系统硬件平台使用低噪声宽动态范围模拟前端进行信号预处理,基于现场可编程逻辑门阵列、模数转换器等模块实现数据量化与动态时域锁存.针对低采样率平台数据离散程度高引起的波形重构失真,提出了一种基于非均匀周期触发信号的多帧积累算法以降低硬件平台成本.通过对量化数据的拟合补偿,所提算法提升了系统激光信号参数的解算精度.所提系统对脉宽3 ns、峰值功率9μW的脉冲激光器进行参数检测并与高采样率平台进行对比.结果表明:所提系统对激光信号的脉宽解算误差约为0.041ns,峰值功率解算误差约为0.53 μW,能量积分误差约为4.52fJ,所有参数重复测量不确定度小于8％.

    脉冲激光器微弱能量测量高斯拟合全波形数据

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    低成本亚毫米精度单光子测距技术

    李舒毅詹淇李召辉吴光...
    267-272页
    查看更多>>摘要：单光子探测技术具有高灵敏度、低时间抖动、低功耗等独特优势,在激光测距和成像中的应用越来越广泛.基于此,提出一种低成本的高精度单光子测距技术.利用窄脉冲电路驱动激光二极管产生脉宽为160 ps的窄脉冲激光,利用多像素光子计数器研制时间抖动为417 ps的低时间抖动单光子探测器,降低系统的整体时间抖动,并搭建高精度单光子测距实验装置.测距实验结果表明,在2 m的测距量程内,单光子测距系统的距离测量精度可达370 μm@RMS.实验装置采用同轴光路设计,结构简单,易于集成,为实现小型化低功耗高精度单光子测距系统提供了一种可行性的解决方案.

    激光测距单光子探测器亚毫米光子计数

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    快速反射镜装配误差扰动抑制方法

    艾志伟陈俊沅嵇建波张慕帆...
    273-280页
    查看更多>>摘要：为了进一步抑制装配误差扰动对快速反射镜控制系统输出性能的影响,提升系统的跟踪精度,基于干扰观测原理,提出了一种具有内、外双干扰观测环节的扰动抑制方法.分析了快速反射镜组件装配误差对控制系统精度的影响,建立了不平衡力矩扰动的等效数学模型;利用内环干扰观测环节实现对中高频扰动的抑制,应用外环干扰观测环节补偿内环干扰观测环节的中低频扰动放大作用并提供中低频扰动抑制;分析了提出方法的输入和误差信号传递过程,设计了扰动抑制系统各控制器的控制参数;搭建了虚拟样机仿真测试平台,对控制系统的性能进行了测试.结果显示,加入双干扰观测环节前后,虚拟样机系统的调节时间误差为0.54％,对于15 Hz等效扰动,扰动抑制能力提升了 25.23％.理论和实验结果表明,双干扰观测环节的引入可以有效抑制装配误差的扰动.

    仪器,测量与计量快速反射镜扰动抑制干扰观测器装配误差

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    激光热源下射流强化肋与槽道散热特性对比

    张文静刘明侯
    281-287页
    查看更多>>摘要：为降低激光加热面的最高温度,提升热面温度均匀性,提出一种射流冲击强化表面的综合散热方法.引入兼顾散热和流阻特性的综合评价指标performance evaluation factor(PEC)进行数值研究并与传统微槽道散热特性进行了对比分析.结果表明,降低冲击距离会使冲击区边界层变薄,增大横向流动速度,涡心向中心入口处移动,以此提高换热效率,不仅降低了系统最高温度,而且实现了温度均匀性.经过对比发现无量纲射流冲击距离为0.25时PEC最大,因此该系统最适用于激光热源的散热.此外,热应力与应变分析结果表明,在同种材料的屈服极限下,该系统所能承受的激光热流密度明显高于微槽道冷却系统,换热性能更好、适用性更强.

    激光冷却射流冲击强化表面微槽道综合评价热应力

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    激光扫描作用花岗岩表面玻璃化特性研究

    姜昌浪康民强刘记立吴行才...
    288-296页
    查看更多>>摘要：随着人类能源需求的增长,油气钻井活动日益频繁.激光钻井在能源领域具有极大的应用价值,有望实现井下原位玻璃套管的制造,以替代传统金属套管,为油气钻井工程节省大量时间和资金.激光辐照岩石玻璃化的稳定形成是实现玻璃套管的关键因素.基于激光扫描花岗岩实验并结合物相检测和数值模拟方法,对激光烧蚀花岗岩玻璃化的影响因素和机理进行了研究.结果表明,受激光扫描后,花岗岩各组成矿物按熔化的难易程度分别发生熔化和碎裂现象,部分表面转化为深色玻璃;高速气流可有效清除岩石碎屑和粉尘,且能够提高激光作用效率和增加岩石玻璃的附着力;花岗岩易受温度作用而发生破裂,其较低的扫描速度和气流辅助条件有利于玻璃化的形成.在实际工程应用中,采用控制扫描速度和辅助高速气流的方法控制岩石的温度作用,形成稳定岩石玻璃和制造稳固覆盖于硬岩表面的原位玻璃化井壁.本研究探究了激光扫描作用岩石的玻璃化机理,为拓展激光钻井的工程应用提供了重要参考.

    油气钻井激光钻井玻璃化花岗岩套管温度应力

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    基于光胶工艺的薄片连续激光器技术研究

    石玉森潘雪张鹏肖奇...
    297-304页
    查看更多>>摘要：研究了薄片激光器中晶体与热沉的封装技术和核心技术,采用薄片晶体与金刚石热沉的光胶工艺,自主设计并研制了 5 mm 口径的YAG/Yb∶YAG复合薄片激光模块,分析了该薄片激光模块的多通泵浦系统,建立了晶体热效应数值仿真模型,实验测量了在2.2 kW/cm2泵浦功率密度、940 nm泵浦波长下薄片晶体的热焦距为445.6 mm;采用基于光胶工艺封装的薄片激光模块搭建连续激光器,在70 W泵浦功率下获得了 18.75 W功率的基横模输出,斜率效率和光光转换效率分别为36.59％和26.79％.

    激光器薄片激光器多通泵浦热效应连续激光器

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    液压支柱钢表面激光再制造工艺参数的多目标优化

    王燕燕何炜舒林森
    305-311页
    查看更多>>摘要：为了获得奥氏体不锈钢在液压支柱钢表面激光熔覆的最佳工艺参数,选取工艺参数激光功率、扫描速度、送粉速度为输入变量,将熔覆层质量作为评价指标建立数学模型,设计了 16组正交实验.利用自适应混沌粒子群算法进行寻优,对熔覆层宏观形貌和显微组织进行实验分析,验证优化后的工艺参数的合理性与准确性,并将综合评价值相近的两组试件进行对比.结果表明:激光功率为1200 W、扫描速度为13 mm/s、送粉速度为1.72 g/min是最佳的工艺参数组合;采用自适应混沌粒子群算法对工艺参数进行优化,能够有效地改善熔覆层的宏观缺陷和表面性能,证明了该优化算法在激光熔覆领域应用的可行性.

    激光熔覆多目标优化主成分分析法自适应混沌粒子群算法

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    基于皮秒激光的石墨表面亚微结构加工方法

    何娟曹杰钱伟霍坤...
    312-320页
    查看更多>>摘要：低反射率和超亲水性是提高电子器件性能的理想条件,石墨烯作为一种新型超导材料在电子信息领域得到了广泛的应用.目前实现低反射和超亲水性多依赖飞秒激光对石墨表面进行微结构设计和加工,较高的加工成本限制了其进一步的发展.因此,提出了一种基于皮秒激光的低成本、低反射率石墨表面微结构制备方法.通过实验系统地研究了激光加工参数对石墨表面微观形貌及其反射率和亲水性的影响.结果表明,经激光加工后,具有微结构表面的石墨样品反射率明显降低.此外还实现了样品接触角的有效调控,同时验证了加工后石墨样品表面氧化石墨烯的生成.利用紫外皮秒激光器在石墨表面制备微结构的方法具有高效可控、低成本等优点,为制备表面功能组件方面的潜在应用提供了技术支撑.

    皮秒激光抗反射表面浸润性氧化石墨烯

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    基于光子灯笼的976 nm半导体激光相干合束

    董一甲刘杰赵欣瑞林星辰...
    321-327页
    查看更多>>摘要：采用具有模式转换和无损传输特性的三模非模式选择光子灯笼(PL)实现了 976 nm波长的半导体激光的相干合束.相对于半导体激光常规空间孔径相干合束的方式,所提合束光场不会产生旁瓣,且能拥有较高的光束质量.通过仿真PL合束特性,搭建合束实验系统,最终976 nm波长的半导体激光基模输出功率达99.7 mW,转换效率为33.2％.实验结果表明,此合束系统实现了模式转换,使半导体激光能够以基模输出,展现了一种有潜力的半导体激光相干合束的方法.

    半导体激光光子灯笼相干合束相位调控光纤模式

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    原位生成TiC对TiC-Ni25复合涂层常温/高温耐磨性的影响

    江国业彭晨
    328-340页
    查看更多>>摘要：为了提高球墨铸铁的耐磨损性能,采用原位生成和直接添加TiC的方法激光熔覆制备TiC-Ni25金属复合涂层,研究不同Ti添加量对TiC-Ni25复合涂层微观组织、显微硬度以及25,200,400 ℃温度下的摩擦磨损性能的影响.结果表明:具有较强导热性和促石墨化的Ti元素减少了复合涂层与基体结合区莱氏体的生成;Ti作为强碳化物形成元素也促进了 TiC的原位生成,TiC在涂层中起到细晶强化、晶间强化和弥散强化的综合作用,提高了涂层的耐磨性能,同时起到控制复合涂层气孔、裂纹缺陷的作用.添加Ti后原位生成TiC,TiC对涂层硬度的增强作用与富集Ti对涂层的增韧作用呈现互斥效应.5％Ti-10％TiC-Ni复合涂层的显微硬度较2％Ti-10％TiC-Ni和8％Ti-10％TiC-Ni复合涂层更高,而且该涂层在各环境温度下所表现出的摩擦磨损性能也更好,主要是因为形成了致密氧化膜,强化了对磨损区域的保护.200 ℃时各复合涂层的摩擦因数、磨损体积和磨损率均增大,这是由于粗糙氧化膜的形成降低了耐磨性能.复合涂层在25 ℃温度下的主要磨损机制为磨粒磨损和轻微黏着磨损,在200 ℃和400 ℃时主要是氧化磨损、疲劳磨损和黏着磨损.

    激光熔覆复合涂层TiC摩擦磨损

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